(57)【要約】【課題】  媒体を使用せず、かつ間接加熱によらずに、効率的にポリマーを分解し、工業的に有用なポリマー分解装置、分解方法、およびポリマーの分解生成物を高収率で回収できるポリマーの分解生成物の回収方法を提供する。【解決手段】  ポリマーを収納する反応器１１と、ポリマーから離間して配置された赤外線発生装置１３とを具備するポリマー分解装置１；ポリマーから離間して配置された赤外線発生装置１３からの赤外線をポリマーに照射して、ポリマーを加熱し、分解するポリマー分解方法；該ポリマー分解方法によって生成するガス状の分解生成物を液化して回収するポリマーの分解生成物の回収方法。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマーを収納する収納部と、
ポリマーから離間して配置された赤外線発生装置と
を具備するポリマー分解装置。
【請求項２】
ポリマーの分解によって生成するガス状の分解生成物を液化して回収する回収手段をさらに具備する請求項１記載のポリマー分解装置。
【請求項３】
ポリマーの分解によって生成する残渣を収納部内から排出する残渣排出手段をさらに具備する請求項１または請求項２記載のポリマー分解装置。
【請求項４】
ポリマーから離間して配置された赤外線発生装置からの赤外線をポリマーに照射して、ポリマーを加熱し、分解するポリマー分解方法。
【請求項５】
請求項４に記載のポリマー分解方法によって生成するガス状の分解生成物を液化して回収するポリマーの分解生成物の回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリマー分解装置、ポリマー分解方法、およびポリマーの分解生成物の回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリマーを分解温度以上に加熱し、分解生成物を回収する方法としては、ポリマーを反応器に入れ、該反応器の外部に設置されたジャケット等によって反応器を加熱し、加熱された反応器からポリマーに熱を伝えてポリマーを加熱する、いわゆる間接加熱による方法が知られている。
特に、ポリマーの中でも、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸エステル等のモノマーを重合した（メタ）アクリル樹脂は、熱分解することで、比較的高い比率で、（メタ）アクリル樹脂を構成するモノマーを回収できることが知られている。
【０００３】
（メタ）アクリル樹脂を熱分解してモノマーを回収する方法としては、反応器に（メタ）アクリル樹脂を供給し、反応器を加熱し、加熱された反応器によって（メタ）アクリル樹脂を加熱する間接加熱による方法（特許文献１参照）；押出機のシリンダーの外に設置されたヒーターによってシリンダーを加熱し、シリンダー内を通過する（メタ）アクリル樹脂を加熱、分解する分解方法（特許文献２〜４参照）が知られている。
【０００４】
しかしながら、これらの方法では、反応器またはシリンダーの内壁に接する（メタ）アクリル樹脂に熱伝導によって熱を伝えているため、伝熱面である反応器またはシリンダーの内壁に、コークス、難分解物、（メタ）アクリル樹脂に添加された添加剤等の残渣が、分解されずに付着、蓄積していく。そして、伝熱面に蓄積された残渣によって伝熱面から（メタ）アクリル樹脂への熱伝導が妨げられるため、時間とともに伝熱効率が低下し、連続運転できないという問題があり、工業的に有用な方法とはなっていない。
【０００５】
伝熱面への残渣の付着、堆積を抑えるために、反応器に液体、粒子状固体等の媒体を入れることが行われている。媒体を用いた（メタ）アクリル樹脂の分解方法としては、砂と（メタ）アクリル樹脂とを混合し、これを間接加熱する方法（特許文献５参照）；媒体として溶融金属を用いた（メタ）アクリル樹脂の分解方法（特許文献６参照）；液状熱媒体（半田、無機物、タールピッチ、ポリプロピレン副生物等）を利用し、間接加熱によって（メタ）アクリル樹脂を分解する分解方法（特許文献７、８参照）；ポリエチレンまたはポリプロピレンを溶融した中に、（メタ）アクリル樹脂等のポリマーを入れ、間接加熱することで熱分解する方法（特許文献９参照）；砂等を利用したロータリーキルンを用い、ロータリーキルンの外側から（メタ）アクリル樹脂を加熱、分解する方法（特許文献１０参照）；砂を利用した流動層による（メタ）アクリル樹脂の分解方法（非特許文献１参照）；粒子状の固体を媒体として利用し、間接加熱の方法により（メタ）アクリル樹脂を分解する方法（特許文献１１参照）が知られている。
【０００６】
しかしながら、これら方法によっても、伝熱面への残渣の堆積を完全に無くすことはできないし、粒子状固体媒体の場合にはその媒体表面に残渣が残る問題があった。液体媒体の場合にはその中にも残渣が残る問題があった。また、媒体を使用することによって、運転コストの上昇、使用後の残渣を含む媒体の再生コスト、使用後の媒体の廃棄コスト、といった問題を引き起こしているのが実状であり、工業的に有用な方法とはなっていない。
【０００７】
他の方法としては、（メタ）アクリル樹脂に水を散布し、これに直火を当てる方法（特許文献１２参照）が知られている。この方法では、直火を使用するため、（メタ）アクリル樹脂にあらかじめ水を散布する必要があり、工程が複雑になるという問題がある。また、直火を使うとういことは、周辺に酸素が存在することが必要であり、この場合、（メタ）アクリル樹脂の酸化分解が進行することが容易に推察され、この方法では（メタ）アクリル樹脂からモノマーを高収率で回収することはできないと考えられる。
【特許文献１】米国特許第２０３０９０１号明細書
【特許文献２】特許第３４１０３４３号公報
【特許文献３】米国特許第３９５９３５７号明細書
【特許文献４】独国特許出願公開第３１４６１９４号明細書
【特許文献５】仏国特許出願公開第８０９３８６号明細書
【特許文献６】特公昭４７−４１８８６号公報
【特許文献７】米国特許第３８８６２０２号明細書
【特許文献８】特公昭４９−４１１１２号公報
【特許文献９】米国特許第３９７４２０６号明細書
【特許文献１０】特公昭６１−０３６５０３号公報
【特許文献１１】特開平７−８９９００号公報
【特許文献１２】米国特許第２４１２２９６号明細書
【非特許文献１】「ジャーナル  オブ  アナリティカル  アンド  アプライド  ピロリシス（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ）」，１９９１，１９，ｐ．３１１〜３１８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
よって、本発明の目的は、媒体を使用せず、かつ間接加熱によらずに、効率的にポリマーを分解し、工業的に有用なポリマー分解装置、分解方法、およびポリマーの分解生成物を高収率で回収できるポリマーの分解生成物の回収方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、間接加熱のような熱伝導によってポリマーを加熱するのではなく、赤外線の照射によってポリマーを加熱することで、媒体（液体、粒子状固体等）を用いることなく、直接的にポリマーを効率良く加熱でき、長期連続運転ができる、工業的に有用なポリマー分解装置および分解方法の開発に成功した。
【００１０】
すなわち、本発明のポリマー分解装置は、ポリマーを収納する収納部と、ポリマーから離間して配置された赤外線発生装置とを具備することを特徴とするものである。
また、本発明のポリマー分解装置は、ポリマーの分解によって生成するガス状の分解生成物を液化して回収する回収手段をさらに具備することが望ましい。
また、本発明のポリマー分解装置は、ポリマーの分解によって生成する残渣を収納部内から排出する残渣排出手段をさらに具備することが望ましい。
【００１１】
本発明のポリマー分解方法は、ポリマーから離間して配置された赤外線発生装置からの赤外線をポリマーに照射して、ポリマーを加熱し、分解することを特徴とする。
また、本発明のポリマーの分解生成物の回収方法は、本発明のポリマー分解方法によって生成するガス状の分解生成物を液化して回収することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のポリマー分解装置および分解方法によれば、媒体を使用せず、かつ間接加熱によらずに、効率的にポリマーを分解できる。そして、長期連続運転ができ、工業的に有用である。
また、本発明のポリマーの分解生成物の回収方法によれば、ポリマーの分解生成物を高収率で回収できる。よって、廃棄されるポリマーの有効利用が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（形態例１）
図１は、本発明のポリマー分解装置の一例を示す概略構成図である。このポリマー分解装置１は、底面が赤外線透過部材１０で形成された円筒状の反応器１１（収納部）と、該反応器１１に隣接し、反応器１１の底面と同じ大きさの穴が上面に形成された筐体１２と、該筐体１２内に配置された赤外線発生装置１３と、ポリマーを反応器１１内に供給するポリマー供給装置１４と、不活性ガス供給源（図示略）からの不活性ガスを反応器１１内に導入する不活性ガス供給管１５と、反応器１１内で生成したガス状の分解生成物を排出する分解生成物排出管１６と、該分解生成物排出管１６を通って排出された分解生成物を冷却して分解生成物を液化する冷却器１７（回収手段）と、該冷却器１７で液化された分解生成物を貯留する分解生成物容器１８とを具備して概略構成されるものである。
【００１４】
反応器１１の周壁および天蓋部の材質としては、ステンレス鋼、鉄鋼等の金属；アルミナ等のセラミックス；ガラス、石英等が挙げられる。
反応器１１の底面となる赤外線透過部材１０は、赤外線を透過し、かつ吸収しにくい材料からなるものである。赤外線透過部材１０としては、ガラス、石英が好ましく、赤外線高透過型ガラス、赤外線高透過型石英が特に好ましい。
【００１５】
赤外線発生装置１３としては、電気を使用する装置、燃料を使用する装置等が挙げられる。ポリマーの分解を工業化的に実施する場合には、エネルギーコストを低減させる必要があるため、赤外線発生装置１３としては、燃料を使用する装置が好ましい。
電気を利用する装置としては、ハロゲンヒーター（ランプ）、カーボンヒーター、セラミックスヒーター等が挙げられる。
燃料を使用する装置としては、赤外線バーナー、ラジアントチューブ（赤外線発生チューブ）等が挙げられる。
【００１６】
赤外線バーナーは、燃料と、酸素または空気とからなる混合ガスを、セラミックスファイバー等からなるマトリクス中を透過させながら燃焼させ、加熱されたマトリクス表面から赤外線を発生させる装置である。また、触媒層を設けた無炎型の赤外線バーナーも利用できる。
ラジアントチューブは、通常、内管と外管とからなる二重管構造を有する装置であり、内管において燃料と酸素または空気とを混合し燃焼させ、発生する排ガスを内管と外管との間を通過させる装置である。外管は、赤外線を発生させる材料で構成される。赤外線を発生する材料としては、金属、金属酸化物、セラミックス等が挙げられる。具体的には、鉄、鉄鋼、ステンレス鋼、アルミナ、炭化ケイ素等が挙げられる。
【００１７】
燃料を使用する装置に用いられる燃料としては、重油、軽油、灯油、プロパン、天然ガス等が挙げられる。
本発明における赤外線発生装置には、燃料を燃焼させて炎を発生させ、その炎から直接、赤外線を発生させる装置、例えば、通常のガスバーナー等は、含まないものとする。炎から直接、赤外線を発生させようとすると、炎の有するエネルギーが赤外線に変換される比率が低いため、好ましくない。
【００１８】
赤外線発生装置１３は、装置本体が直接、反応器１１（赤外線透過部材１０を含む）およびポリマーに接触しないように、反応器１１およびポリマーから離間し、かつ反応器１１内のポリマーに赤外線を照射できるように設置される必要がある。赤外線発生装置１３が反応器１１に接触していると、赤外線発生装置１３から発生する熱が、反応器１１を経て反応器１１の内壁に接するポリマーに熱伝導によって伝わり、伝熱面となった反応器１１の内壁に、コークス、難分解物、添加剤等の残渣が、分解されずに付着、蓄積していくおそれがある。また、赤外線発生装置１３がポリマーに接触していると、赤外線発生装置１３から発生する熱がポリマーに熱伝導によって伝わり、伝熱面となった赤外線発生装置１３の表面に、コークス、難分解物、添加剤等の残渣が、分解されずに付着、蓄積していくおそれがある。赤外線発生装置１３と反応器１１との間隔は、最も接近した箇所で１〜５０ｃｍが好ましく、３〜３０ｃｍがより好ましい。
【００１９】
ポリマー供給装置１４としては、フィーダ、一軸押出機、二軸押出機、等が挙げられる。ポリマーは溶融させないでそのまま供給してもよいし、加熱溶融して供給してもよい。
冷却器１７としては、コンデンサ、水スプレー塔、等が挙げられる。
【００２０】
つぎに、このポリマー分解装置１を用いたポリマー分解方法について説明する。
まず、不活性ガス導入管１５から反応器１１内に不活性ガスを導入し、反応器１１内を不活性ガスで置換する。不活性ガスの導入は、ポリマーの分解を行う間、継続して行う。ついで、ポリマーをポリマー供給装置１４から反応器１１内に供給する。反応器１１内に供給され、反応器１１の底部に落下したポリマーに、赤外線発生装置１３にて発生した赤外線を、反応器１１の底面の赤外線透過部材１０ごしに照射する。赤外線の照射されたポリマーは、分解温度以上に加熱され、分解される。このようにして、ガス状の分解生成物および熱により分解されない残渣が生成する。ガス状の分解生成物は、分解生成物排出管１６から排出され、冷却器１７へ送られ、冷却器１７にて冷却されて液化される。液化された分解生成物は、分解生成物容器１８に貯留され、冷却器１７にて液化されなかったガス状の分解生成物は、ポリマー分解装置１外へと排出される。反応器１１に残った残渣は、必要に応じて定期的に反応器１１外に掻き出す。
【００２１】
分解されるポリマーとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、（メタ）アクリル樹脂、ポリスチレン、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート等が挙げられる。これらのうち、（メタ）アクリル樹脂は、他のポリマーに比べ、高い収率でそれを構成するモノマーを回収できるため、本発明を適用する意義が非常に大きい。
【００２２】
（メタ）アクリル樹脂を構成する主要なモノマーは、アクリル酸、メタクリル酸、およびそれらのエステルである。アクリル酸エステルとしては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル等が挙げられる。メタクリル酸エステルとしては、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル等が挙げられる。
（メタ）アクリル樹脂は、上記以外の他のモノマーを共重合成分として含んでいてもよい。他のモノマーとしては、無水マレイン酸、スチレン、α−メチルスチレン、アクリロニトリル等が挙げられる。
【００２３】
（メタ）アクリル樹脂には、モノマーを高収率で回収する観点から、（メタ）アクリル樹脂を構成する全モノマー（１００質量％）中、メタクリル酸メチルを５０質量％以上、構成単位として含んでいることが好ましく、メタクリル酸メチルを７０質量％以上、構成単位として含んでいることが特に好ましい。
【００２４】
（メタ）アクリル樹脂は、他のポリマーと混合されていてもよい。
また、（メタ）アクリル樹脂は、充填剤を含む複合体であってもよい。充填剤としては、水酸化アルミニウム、シリカ、炭酸カルシウム、ガラス繊維、タルク、クレイ等が挙げられる。充填剤の配合量は、通常、（メタ）アクリル樹脂と充填剤との合計１００質量部のうち、０．１〜７５質量部である。
また、（メタ）アクリル樹脂は、充填剤以外の各種添加剤を含んでいてもよい。添加剤としては、顔料、染料、補強剤、各種安定剤等が挙げられる。
【００２５】
（メタ）アクリル樹脂が他の材料と混在している場合がある。他の材料としては、ポリマー以外の材料（金属、無機物等）、他のポリマーが挙げられる。混在する他の材料が少量の場合には、分別せず、そのまま反応器１１に供給し、赤外線を照射してもよい。混在する他の材料が多量の場合には、あらかじめ分別し、（メタ）アクリル樹脂だけに赤外線を照射するようにしてもよい。
【００２６】
ポリマーの分解温度は、ポリマー種類により異なるが、通常は２５０℃以上である。ところで、赤外線で物を加熱する際の、単位面積当たりの放射熱量は、Ｓｔｅｆａｎ−Ｂｏｌｔｚｍａｎｎの式で与えられることが知れている。Ｓｔｅｆａｎ−Ｂｏｌｔｚｍａｎｎの式は、下記式１である。
単位面積当たりの放射熱量Ｑ（Ｗ／ｍ2）＝σ×ε×（（Ｔ1＋２７３）4−（Ｔ2＋２７３）4）  ・・・（式１）
【００２７】
ここで、σは、定数：５．６７×１０-8（Ｗ／（ｍ2 ・Ｋ4 ））であり、εは、放射率（赤外線を発生する場所（赤外線発生装置１３）の材質の種類による）であり、Ｔ1 は、赤外線を発生する場所（赤外線発生装置１３）の温度（℃）であり、Ｔ2 は、被加熱物の温度（分解しようとするポリマーの温度）（℃）である。
【００２８】
したがって、Ｔ2 を２５０℃以上にするためは、Ｔ1 も２５０℃以上にしなければならない。また、効率よくポリマーを分解するために、Ｔ1 を３００℃以上にし、単位面積当たりの放射熱量Ｑを大きくすることが好ましい。Ｔ1 があまり高すぎると、ポリマーの分解が激しく進行するため、所望の分解生成物が得られないという問題が発生するおそれがある。特に、ポリマーを構成するモノマーを分解生成物として回収したい場合には、極端に高いＴ1 は好ましくない。このような観点からＴ1 は３８００℃以下が好ましい。
【００２９】
また、赤外線を発生する場所の表面温度によって、そこから発生する赤外線の代表的な波長（分布が最大となる波長）を、Ｐｌａｎｃｋの式により推算できることが知られている。Ｐｌａｎｃｋの式は、下記式２で表される。
λ×（Ｔ1 ＋２７３）＝２８９７．６（μｍ・Ｋ）  ・・・（式２）
【００３０】
ここで、λは、発生する赤外線の代表的な波長（μｍ）であり、Ｔ1 は、赤外線を発生する場所（赤外線発生装置１３）の温度（℃）である。
したがって、Ｔ1 が３００〜３８００℃の場合、発生する赤外線の代表的な波長は、０．７μｍ〜５μｍとなる。よって、ポリマーを分解するためには、赤外線の代表的な波長を０．７〜５μｍとすることが好ましい。赤外線は、ある波長のものだけが選択的に発生するのではなく、ある程度の波長分布をもって発生する。したがって、本発明においては、波長分布を有する赤外線が、０．７〜５μｍの波長の赤外線の少なくとも一部を含んでいればよい。
【００３１】
ポリマーは、種類によって特定の波長の赤外線を効率的に吸収するため、ポリマーの種類に適した波長の赤外線を使用することが好ましい。
特に、（メタ）アクリル樹脂は、波長が１〜５μｍの赤外線領域に、その樹脂特有の吸収が多く見られる。したがって、（メタ）アクリル樹脂を分解する時には、１〜５μｍの波長の赤外線の少なくとも一部を含む赤外線を使用することが好ましい。
【００３２】
ポリマー周辺には、所望とする分解生成物を回収するために、なるべく酸素がないことが望ましい。酸素が存在するとポリマーの酸化分解が進行し、所望とする分解生成物の収率が低下する可能性がある。よって、反応器１１内には、窒素等の不活性ガスを流すことが好ましい。特に、（メタ）アクリル樹脂の場合、（メタ）アクリル樹脂を構成するモノマーの回収率向上の観点から、酸素を低減させ、不活性ガスを流すことが好ましい。
【００３３】
ポリマーの分解生成物は、冷却器１７による冷却により液化される。特に、（メタ）アクリル樹脂の場合、ガス状の分解生成物を冷却することで、それを構成するモノマーを含有する液体を効率よく回収することができる。
【００３４】
（形態例２）
図２は、本発明のポリマー分解装置の他の例を示す概略構成図である。このポリマー分解装置２は、側面に赤外線透過部材からなる赤外線透過窓２０が設けられた箱型の反応器２１（収納部）と、該反応器２１の赤外線透過窓２０を覆うように反応器２１に隣接して設けられた筐体２２と、該筐体２２内に配置された赤外線発生装置２３と、該赤外線発生装置２３に燃料と酸素または空気とからなる混合ガスを供給する混合ガス供給管２４と、赤外線発生装置２３から発生する排ガスを筐体２２から排出する排ガス管２５と、ポリマーを反応器２１内に供給するフィーダ２６と、該フィーダ２６にポリマーを供給するホッパ２７と、不活性ガス供給源（図示略）からの不活性ガスをホッパ２７内に導入する不活性ガス供給管２８と、反応器２１内で生成したガス状の分解生成物を排出する分解生成物排出管２９と、該分解生成物排出管２９を通って排出された分解生成物を冷却して分解生成物を液化する冷却器３０（回収手段）と、該冷却器３０で液化された分解生成物を貯留する分解生成物容器３１とを具備して概略構成されるものである。
【００３５】
反応器２１の材質としては、形態例１における反応器１１と同じものが挙げられる。
赤外線透過窓２０の赤外線透過部材としては、形態例１における赤外線透過部材１０と同じものが挙げられる。
反応器２１の底部には、残渣回収箱（図示略）（残渣排出手段）が設置される。
【００３６】
赤外線発生装置２３としては、形態例１における赤外線発生装置１３と同じものが挙げられる。なお、図２に示す例は、燃料を使用する赤外線発生装置の例である。
赤外線発生装置２３は、装置本体が直接、反応器２１（赤外線透過窓２０を含む）およびポリマーに接触しないように、反応器２１およびポリマーから離間し、かつ反応器２１内のポリマーに赤外線を照射できるように設置される必要がある。赤外線発生装置２３が反応器２１に接触していると、赤外線発生装置２３から発生する熱が、反応器２１を経て反応器２１の内壁に接するポリマーに熱伝導によって伝わり、伝熱面となった反応器２１の内壁に、コークス、難分解物、添加剤等の残渣が、分解されずに付着、蓄積していくおそれがある。また、赤外線発生装置２３がポリマーに接触していると、赤外線発生装置２３から発生する熱がポリマーに熱伝導によって伝わり、伝熱面となった赤外線発生装置２３の表面に、コークス、難分解物、添加剤等の残渣が、分解されずに付着、蓄積していくおそれがある。赤外線発生装置２３と反応器２１との間隔は、最も接近した箇所で１〜５０ｃｍが好ましく、３〜３０ｃｍがより好ましい。また、反応器２１の幅（フィーダ２６の出口から赤外線発生装置２３が収納された筐体２２までの距離）は０ｃｍ（すなわち、フィーダ２６から供給されるポリマーがそのまま赤外線透過窓２０に接触する）でもよいが、残渣をその赤外線透過窓２０に堆積させず、底部に設置した残渣回収箱に落ちるようにするために、１ｃｍ以上とするのが好ましい。反応器２１の幅の上限は無いが、赤外線加熱の効率の観点から、５０ｃｍが好ましい。特に好ましい反応器２１の幅は、３〜３０ｃｍである。
【００３７】
フィーダ２６としては、公知のフィーダが挙げられる。
冷却器３０としては、形態例１における冷却器１７と同じものが挙げられる。
【００３８】
つぎに、このポリマー分解装置２を用いたポリマー分解方法について説明する。
まず、不活性ガス導入管２８からホッパ２７、フィーダ２６、反応器２１内に不活性ガスを導入し、これらの内部を不活性ガスで置換する。不活性ガスの導入は、ポリマーの分解を行う間、継続して行う。ついで、ポリマーをホッパ２７内に充填し、フィーダ２６により、連続的にポリマーを反応器２１内に供給する。反応器２１内に供給されたポリマーに、赤外線発生装置２３にて発生した赤外線を、反応器２１の側面の赤外線透過窓２０ごしに照射する。赤外線の照射されたポリマーは、分解温度以上に加熱され、分解される。このようにして、ガス状の分解生成物および熱により分解されない残渣が生成する。ガス状の分解生成物は、分解生成物排出管２９から排出され、冷却器３０へ送られ、冷却器３０にて冷却されて液化される。液化された分解生成物は、分解生成物容器３１に貯留され、冷却器３０にて液化されなかったガス状の分解生成物は、ポリマー分解装置２外へと排出される。反応器２１の底部の残渣回収箱に落下した残渣は、必要に応じて定期的に残渣回収箱ごと反応器２１外に取り出す。
【００３９】
分解されるポリマーとしては、形態例１と同じものが挙げられる。
ポリマーの分解温度は、ポリマー種類により異なるが、通常は２５０℃以上である。また、効率よくポリマーを分解するために、赤外線発生装置２３の温度Ｔ1 は３００〜３８００℃が好ましい。
【００４０】
また、ポリマーを分解するためには、赤外線の代表的な波長を０．７〜５μｍとすることが好ましい。
（メタ）アクリル樹脂を分解する時には、１〜５μｍの波長の赤外線の少なくとも一部を含む赤外線を使用することが好ましい。
【００４１】
ポリマー周辺には、所望とする分解生成物を回収するために、なるべく酸素がないことが望ましい。酸素が存在するとポリマーの酸化分解が進行し、所望とする分解生成物の収率が低下する可能性がある。よって、ホッパ２７、フィーダ２６、および反応器２１内には、窒素等の不活性ガスを流すことが好ましい。特に、（メタ）アクリル樹脂の場合、（メタ）アクリル樹脂を構成するモノマーの回収率向上の観点から、酸素を低減させ、不活性ガスを流すことが好ましい。
【００４２】
ポリマーの分解生成物は、冷却器３０による冷却により液化される。特に、（メタ）アクリル樹脂の場合、ガス状の分解生成物を冷却することで、それを構成するモノマーを含有する液体を効率よく回収することができる。
【００４３】
（形態例３）
図３は、本発明のポリマー分解装置の他の例を示す概略構成図である。このポリマー分解装置３は、側面に赤外線透過部材からなる赤外線透過窓４０が設けられた箱型の反応器４１（収納部）と、該反応器４１の赤外線透過窓４０を覆うように反応器４１に隣接して設けられた筐体４２と、該筐体４２内に配置された赤外線発生装置４３と、該赤外線発生装置４３に燃料と酸素または空気とからなる混合ガスを供給する混合ガス供給管４４と、赤外線発生装置４３から発生する排ガスを筐体４２から排出する排ガス管４５と、ポリマーを反応器４１内に供給する、ヒータ４６付きの押出機４７と、該押出機４７にポリマーを供給するホッパ４８と、不活性ガス供給源（図示略）からの不活性ガスをホッパ４８内に導入する不活性ガス供給管４９と、反応器４１内で生成したガス状の分解生成物を排出する分解生成物排出管５０と、該分解生成物排出管５０を通って排出された分解生成物を冷却して分解生成物を液化する冷却器５１（回収手段）と、該冷却器５１で液化された分解生成物を貯留する分解生成物容器５２とを具備して概略構成されるものである。
【００４４】
反応器４１の材質としては、形態例１における反応器１１と同じものが挙げられる。
赤外線透過窓４０の赤外線透過部材としては、形態例１における赤外線透過部材１０と同じものが挙げられる。
反応器４１の底部には、残渣回収箱（図示略）（残渣排出手段）が設置される。
【００４５】
赤外線発生装置４３としては、形態例１における赤外線発生装置１３と同じものが挙げられる。なお、図３に示す例は、燃料を使用する赤外線発生装置の例である。
赤外線発生装置４３は、装置本体が直接、反応器４１（赤外線透過窓４０を含む）およびポリマーに接触しないように、反応器４１およびポリマーから離間し、かつ反応器４１内のポリマーに赤外線を照射できるように設置される必要がある。赤外線発生装置４３が反応器４１に接触していると、赤外線発生装置４３から発生する熱が、反応器４１を経て反応器４１の内壁に接するポリマーに熱伝導によって伝わり、伝熱面となった反応器４１の内壁に、コークス、難分解物、添加剤等の残渣が、分解されずに付着、蓄積していくおそれがある。また、赤外線発生装置４３がポリマーに接触していると、赤外線発生装置４３から発生する熱がポリマーに熱伝導によって伝わり、伝熱面となった赤外線発生装置４３の表面に、コークス、難分解物、添加剤等の残渣が、分解されずに付着、蓄積していくおそれがある。赤外線発生装置４３と反応器４１との間隔は、最も接近した箇所で１〜５０ｃｍが好ましく、３〜３０ｃｍがより好ましい。また、反応器４１の幅（押出機４７の出口から赤外線発生装置４３が収納された筐体４２までの距離）は０ｃｍ（すなわち、押出機４７から供給されるポリマーがそのまま赤外線透過窓４０に接触する）でもよいが、残渣をその赤外線透過窓４０に堆積させず、底部に設置した残渣回収箱に落ちるようにするために、１ｃｍ以上とするのが好ましい。反応器４１の幅の上限は無いが、赤外線加熱の効率の観点から、５０ｃｍが好ましい。特に好ましい反応器４１の幅は、３〜３０ｃｍである。
【００４６】
押出機４７としては、公知の一軸押出機、二軸押出機、混練機等が挙げられる。
冷却器５１としては、形態例１における冷却器１７と同じものが挙げられる。
【００４７】
つぎに、このポリマー分解装置３を用いたポリマー分解方法について説明する。
まず、不活性ガス導入管４９からホッパ４８、押出機４７、反応器４１内に不活性ガスを導入し、これらの内部を不活性ガスで置換する。不活性ガスの導入は、ポリマーの分解を行う間、継続して行う。ついで、ポリマーをホッパ４８内に充填し、押出機４７により、連続的にかつ加熱しながらポリマーを反応器４１内に供給する。反応器４１内に供給されたポリマーに、赤外線発生装置４３にて発生した赤外線を、反応器４１の側面の赤外線透過窓４０ごしに照射する。赤外線の照射されたポリマーは、分解温度以上に加熱され、分解される。このようにして、ガス状の分解生成物および熱により分解されない残渣が生成する。ガス状の分解生成物は、分解生成物排出管５０から排出され、冷却器５１へ送られ、冷却器５１にて冷却されて液化される。液化された分解生成物は、分解生成物容器５２に貯留され、冷却器５２にて液化されなかったガス状の分解生成物は、ポリマー分解装置３外へと排出される。反応器４１の底部の残渣回収箱に落下した残渣は、必要に応じて定期的に残渣回収箱ごと反応器４１外に取り出す。
【００４８】
分解されるポリマーとしては、形態例１と同じものが挙げられる。
ポリマーは、反応器４１におけるポリマーの分解を効率的に行うために、押出機４７にてあらかじめ加熱されることが好ましい。ただし、押出機４７から反応器４１内に供給される直前のポリマーの温度は、残渣が押出機４７内に堆積することがないように、ポリマーの分解温度未満とすることが好ましい。
ポリマーの分解温度は、ポリマー種類により異なるが、通常は２５０℃以上である。また、効率よくポリマーを分解するために、赤外線発生装置４３の温度Ｔ1 は３００〜３８００℃が好ましい。
【００４９】
また、ポリマーを分解するためには、赤外線の代表的な波長を０．７〜５μｍとすることが好ましい。
（メタ）アクリル樹脂を分解する時には、１〜５μｍの波長の赤外線の少なくとも一部を含む赤外線を使用することが好ましい。
【００５０】
ポリマー周辺には、所望とする分解生成物を回収するために、なるべく酸素がないことが望ましい。酸素が存在するとポリマーの酸化分解が進行し、所望とする分解生成物の収率が低下する可能性がある。よって、ホッパ４８、押出機４７、および反応器４１内には、窒素等の不活性ガスを流すことが好ましい。特に、（メタ）アクリル樹脂の場合、（メタ）アクリル樹脂を構成するモノマーの回収率向上の観点から、酸素を低減させ、不活性ガスを流すことが好ましい。
【００５１】
ポリマーの分解生成物は、冷却器５１による冷却により液化される。特に、（メタ）アクリル樹脂の場合、ガス状の分解生成物を冷却することで、それを構成するモノマーを含有する液体を効率よく回収することができる。
【００５２】
（形態例４）
図４は、本発明のポリマー分解装置の他の例を示す概略構成図である。このポリマー分解装置４は、２本のロール６１にベルト６２をかけて循環させるベルトコンベア６３（残渣排出手段）および該ベルトコンベア６３のベルト６２の両折り返し部が外に露出するようにベルトコンベア６３の上面を覆うカバー６４とからなる反応室６５（収納部）と、該反応室６５内に、ベルトコンベア６３から離間して配置された赤外線発生装置６６と、ポリマーを反応室６５内のベルトコンベア６３上面に供給するポリマー供給装置６７と、不活性ガス供給源（図示略）からの不活性ガスを反応室６５内のベルトコンベア６３上面付近に導入する不活性ガス供給管６８と、反応室６５内で生成したガス状の分解生成物を排出する分解生成物排出管６９と、該分解生成物排出管６９を通って排出された分解生成物を冷却して分解生成物を液化する冷却器７０（回収手段）と、該冷却器７０で液化された分解生成物を貯留する分解生成物容器７１とを具備して概略構成されるものである。
【００５３】
ベルトコンベア６３は、反応室６５の底面を構成すると同時に、赤外線発生装置６６の下方においてポリマーを連続的に移動させつつ、ポリマー全体に均一に赤外線を照射できるようにするものである。このベルトコンベア６３を設けることにより、ポリマーを連続的に、かつ効率的に分解することができる。また、分解されずに残った残渣をベルトコンベア６３によって反応室６５外へ自動的に排出できる。
ベルトコンベア６３のベルトの材質としては、ステンレス鋼、鉄鋼等の金属等が挙げられる。
【００５４】
赤外線発生装置６６としては、形態例１における赤外線発生装置１３と同じものが挙げられる。なお、図４に示す例は、燃料を使用する赤外線発生装置の例である。
赤外線発生装置６６は、装置本体が直接、ベルトコンベア６３およびポリマーに接触しないように、ベルトコンベア６３およびポリマーから離間し、かつベルトコンベア６３上のポリマーに赤外線を照射できるように設置される必要がある。赤外線発生装置６６がベルトコンベア６３に接触していると、ベルトコンベア６３上をポリマーが移動できなくなる。また、赤外線発生装置６６がポリマーに接触していると、赤外線発生装置６６から発生する熱がポリマーに熱伝導によって伝わり、伝熱面となった赤外線発生装置６６の表面に、コークス、難分解物、添加剤等の残渣が、分解されずに付着、蓄積していくおそれがある。赤外線発生装置６６とベルトコンベア６３上面との間隔は、最も接近した箇所で１〜５０ｃｍが好ましく、３〜３０ｃｍがより好ましい。赤外線発生装置６６とベルトコンベア６３上面との間隔は、赤外線が照射される全領域で一定であってもよいし、変化してもよい。ベルトコンベア６３上に供給されたポリマーの分解に伴い、ポリマー層の厚さは徐々に薄くなるので、それを勘案して、ベルトコンベア６３の入り口から出口にむけて、徐々に、赤外線発生装置６６とベルトコンベア６３上面との間隔を狭くすることにより、赤外線発生装置６６とポリマーの上面の距離を一定に保つことができる。ベルトコンベア６３にポリマーを供給する際には、そのポリマー層の厚さは０．５ｃｍ〜４０ｃｍが好ましく、１ｃｍ〜２５ｃｍがより好ましい。
【００５５】
ポリマー供給装置６７としては、形態例１におけるポリマー供給装置１４と同じものが挙げられる。
冷却器７０としては、形態例１における冷却器１７と同じものが挙げられる。
【００５６】
つぎに、このポリマー分解装置４を用いたポリマー分解方法について説明する。
不活性ガス導入管６８からベルトコンベア６３上面に不活性ガスを流しながら、ポリマーをポリマー供給装置６７からベルトコンベア６３上面に供給する。ベルトコンベア６３上面に供給され、ベルトコンベア６３上を移動するポリマーに、赤外線発生装置６６にて発生した赤外線を照射する。赤外線の照射されたポリマーは、分解温度以上に加熱され、分解される。このようにして、ガス状の分解生成物および熱により分解されない残渣が生成する。ガス状の分解生成物は、分解生成物排出管６９から排出され、冷却器７０へ送られ、冷却器７０にて冷却されて液化される。液化された分解生成物は、分解生成物容器７１に貯留され、冷却器７０にて液化されなかったガス状の分解生成物は、ポリマー分解装置４外へと排出される。赤外線の照射によって分解されずに残った残渣は、反応室６５の出口に設けられたブラシ、スクレーパ等（図示略）によってベルト６２表面からこすり落とされ、ベルトコンベア６３のベルト６２の折り返し部から下方に落下、装置外へ排出される。
【００５７】
分解されるポリマーとしては、形態例１と同じものが挙げられる。
ポリマーの分解温度は、ポリマー種類により異なるが、通常は２５０℃以上である。また、効率よくポリマーを分解するために、赤外線発生装置６６の温度Ｔ1 は３００〜３８００℃が好ましい。
【００５８】
また、ポリマーを分解するためには、赤外線の代表的な波長を０．７〜５μｍとすることが好ましい。
（メタ）アクリル樹脂を分解する時には、１〜５μｍの波長の赤外線の少なくとも一部を含む赤外線を使用することが好ましい。
【００５９】
ポリマー周辺には、所望とする分解生成物を回収するために、なるべく酸素がないことが望ましい。酸素が存在するとポリマーの酸化分解が進行し、所望とする分解生成物の収率が低下する可能性がある。よって、ベルトコンベア６３上面には、窒素等の不活性ガスを流すことが好ましい。特に、（メタ）アクリル樹脂の場合、（メタ）アクリル樹脂を構成するモノマーの回収率向上の観点から、酸素を低減させ、不活性ガスを流すことが好ましい。
【００６０】
ポリマーの分解生成物は、冷却器７０による冷却により液化される。特に、（メタ）アクリル樹脂の場合、ガス状の分解生成物を冷却することで、それを構成するモノマーを含有する液体を効率よく回収することができる。
【００６１】
以上説明した本発明のポリマー分解装置、分解方法によれば、赤外線発生装置とポリマーとが接することなく離間しているため、ポリマーは熱伝導で加熱されることなく、照射される赤外線のみで加熱される。そのため、ポリマーと接する伝熱面が存在せず、ポリマーの残渣が伝熱面に付着、蓄積することによる、ポリマーの分解効率の低下がない。よって、本発明によれば、媒体を使用せず、かつ間接加熱によらずに、効率的に長時間連続してポリマーを分解できる。なお、本発明においても、ポリマーの残渣がポリマーの収納部の底部に堆積するが、伝熱面に付着する残渣のように壁面にこびりついたものではなく、単に落下によって堆積したものであり、残渣排出手段等によって容易に排出できる。
【００６２】
本発明のポリマー分解生成物の回収方法によれば、例えば、ポリマーが（メタ）アクリル樹脂の場合、液収率を９０質量％以上とすることができる。ここで、「液収率」は、仕込んだポリマー質量に対する回収された液体の質量比率と定義する。また、液体とは、大気圧、２５℃の条件下で液体のものをいう。
また、本発明の方法によれば、ポリマーが（メタ）アクリル樹脂の場合、液中のモノマー濃度を９０％以上とすることができる。ここで、「液中のモノマー濃度」は、その液をガスクロマトグラフィーで分析した際、検出される全ピークの合計面積のうち、モノマーのピークの面積の比率と定義する。
【００６３】
回収された分解生成物は、精製せずにそのままポリマーの原料として再利用してもよく、必要に応じて、精製してから再利用してもよい。精製方法としては、蒸留等が挙げられる。また、回収された分解生成物は、燃料として利用してもよい。特に、（メタ）アクリル樹脂の場合には、効率よくモノマーを回収できるので、再度ポリマーの原料として利用できる利点を有する。
【実施例】
【００６４】
以下、実施例を示すが、本発明は実施例により限定されるものではない。
実施例中、液収率とは、仕込んだポリマー質量に対する回収された液体の質量比率である。メタクリル酸メチル（ＭＭＡと略記）濃度とは、回収された液体中のＭＭＡ濃度である。ＭＭＡ濃度は、ガスクロマトグラフィー（（株）島津製作所製、ＧＣ−１７Ａ）で測定した。ＭＭＡ濃度は、面積法で算出するものとし、ガスクロマトグラフィーで検出される全ピークの合計面積のうちＭＭＡのピークの面積の比率とした。また、ＭＭＡ収率は、液収率とＭＭＡ濃度との積で計算した。
【００６５】
（使用したポリマー）
ポリマーＡ：ＭＭＡ１００質量％からなる単独重合体であり、質量平均分子量は７０万（東ソー（株）のゲルパーミエーションクロマトグラフィで測定、ポリスチレン換算）である。実施例１〜４では、このポリマーのうち、目開き２０ｍｍ角のふるいを通過したものを使用した。
このポリマーＡを厚さ０．８ｍｍのシート状に加工し、赤外線の吸収特性を測定した。波長０．８μｍ〜２．５μｍの領域は、自記分光光度計Ｕ−４０００（（株）日立製作所製）を使用した。波長２．５μｍ〜５μｍの領域は、赤外分光光度計ＦＴ／ＩＲ−３００Ｅ（日本分光（株）製）を使用した。測定結果を図５に示す。
【００６６】
［実施例１］
図１に示すポリマー分解装置１を用いて実施した。反応器１１の周壁および天蓋部は、ステンレス鋼からなり、底面には赤外線高透過型の石英（厚さ５ｍｍ、（株）旭製作所製）を設置した。反応器１１にポリマーＡを加熱しないでそのまま１０ｋｇ／ｈｒで供給した。反応器１１には窒素ガスを流し、酸素が入らないようにした。反応器１１下方に電気式のハロゲンランプ（アルバック理工（株）製）を設置した。ハロゲンランプの温度を１３００℃とした。ハロゲンランプの上面と石英の下面との間隔は５ｃｍとした。赤外線照射により発生した分解生成物を反応器１１の外に取り出し、冷却器１７により２５℃まで冷却して液体を回収した。回収された液体の質量は、９．７５ｋｇ／ｈｒ（液収率９７．５質量％）であった。回収された液体のＭＭＡ濃度は９８．８％であった。ＭＭＡ収率は９６．３％と計算された。結果を表１に示す。
【００６７】
［実施例２］
図２に示すポリマー分解装置２を用いて実施した。ホッパ２７に実施例１と同じポリマーＡを充填し、フィーダ２６（（株）クマエンジニアリング製）により連続的にポリマーＡを加熱しないでそのまま１０ｋｇ／ｈｒで反応器２１に供給した。ホッパ２７には窒素ガスを送り、酸素が入らないようにした。フィーダ２６の出口に反応器２１、そのつぎに、赤外線発生装置２３（赤外線バーナー、ＪＣＳ社製）を設置した。反応器２１の幅（フィーダ２６の出口から赤外線発生装置２３が収納された筐体２２までの距離）は１５ｃｍとし、赤外線発生装置２３が収納された筐体２２と接する所には実施例１と同じ石英を設置した。赤外線バーナーの表面と石英の表面との間隔は５ｃｍとした。燃料としてはプロパンガスを使用した。赤外線バーナーの表面温度を９５０℃とした。それ以外は実施例１と同様な操作を実施した。結果を表１に示す。
【００６８】
［実施例３］
図３に示すポリマー分解装置３を用いて実施した。ポリマー分解装置２との違いは、フィーダが押出機４７（二軸押出機、（株）池貝製）に変更されたのみである。ホッパ４８に実施例１と同じポリマーＡを充填し、二軸押出機により連続的にポリマーＡを１０ｋｇ／ｈｒで溶融させながら反応器４１に供給した。押出機から出る直前のポリマーＡの温度は２７０℃となるようにした。そして、実施例２と同様な操作を実施した。ただし、赤外線バーナーの表面温度を９００℃とした。結果を表１に示す。
【００６９】
［実施例４］
図４に示すポリマー分解装置４を用いて実施した。赤外線発生装置６６としては、ラジアントチューブ（東京ガス・エンジニアリング（株）製）を用いた。ラジアントチューブの外管の材質は炭化ケイ素とした。ベルトコンベア６３は、ステンレス板を接続したベルト６２を２つのロール６１にかけて連続的に循環させるものである。ベルトコンベア６３の一端に、実施例１で使用したポリマーＡを連続的に供給し、供給部でのポリマー層の厚さは３ｃｍとした。このポリマーＡをベルトコンベア６３により連続的にラジアントチューブの下方を通過させた。ラジアントチューブ周辺には窒素ガスを流し、ポリマーから発生する分解生成物がラジアントチューブ表面に流れ込まないようにした。ラジアントチューブとポリマーとの間には何も設置せず、ラジアントチューブの下面とポリマーの上面との間隔は１０ｃｍとした。ラジアントチューブ内でプロパンを燃焼させることで、外管温度を１０００℃とした。実施例１と同様な操作を実施した。結果を表１に示す。
【００７０】
【表１】
2006137906.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明によれば、効率的にかつ長時間連続してポリマーを分解でき、工業的に有用である。また、本発明によれば、ポリマーの分解生成物を高収率で回収できる。よって、廃棄されるポリマーの有効利用が可能となる。特に、（メタ）アクリル樹脂の場合、モノマーを高収率で回収でき、（メタ）アクリル樹脂のリサイクルが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明のポリマー分解装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明のポリマー分解装置の他の例を示す概略構成図である。
【図３】本発明のポリマー分解装置の他の例を示す概略構成図である。
【図４】本発明のポリマー分解装置の他の例を示す概略構成図である。
【図５】実施例で用いたポリマーＡの赤外線の吸収特性（縦軸：吸収率（％）、横軸：波長）を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７３】
１  ポリマー分解装置
２  ポリマー分解装置
３  ポリマー分解装置
４  ポリマー分解装置
１１  反応器（収納部）
１３  赤外線発生装置
１７  冷却器（回収手段）
２１  反応器（収納部）
２３  赤外線発生装置
３０  冷却器（回収手段）
４１  反応器（収納部）
４３  赤外線発生装置
５１  冷却器（回収手段）
６３  ベルトコンベア（残渣排出手段）
６５  反応室（収納部）
６６  赤外線発生装置
７０  冷却器（回収手段）
【図１】
2006137906.tif 000004
【図２】
2006137906.tif 000005
【図３】
2006137906.tif 000006
【図４】
2006137906.tif 000007
【図５】
2006137906.tif 000008